[发明专利]用于CO2

说明书

本申请涉及用于CO₂封存的方法和装置。提供了利用催化方案用于碳封存的工艺、方法和装置，所述催化方案被配置为在封存剂附近提供高浓度的水合CO₂。反应物与催化剂组合，使得至少两个受控催化活性的区域形成为至少包围在封存剂和含有溶解的CO₂的水溶液之间的界面。合适的反应物包括各种封存剂、催化剂和溶解在水溶液(例如海水)中的二氧化碳。可能的产物包括碳酸氢盐和金属阳离子。

本申请是申请日为2015年12月18日提交的申请号为201580076509.7，发明名称为“用于CO₂封存的方法和装置”的申请的分案申请。

发明领域

本公开内容涉及用于CO₂封存(CO₂ sequestration)的方法和装置。

发明背景

二氧化碳(CO₂)构成大气的约0.04％(百万分之400)。尽管其相对小的总浓度，但CO₂是强有力的温室气体，其在调节地球的表面温度方面起着重要作用。目前，人为的CO₂产生正在以大于其被消耗和/或储存的速率发生，这导致大气中CO₂浓度在增加。存在的越来越多的担心是，CO₂在地球的大气中的上升的水平可能呈现重大的环境挑战。因此，在开发用于从排放物流和大气中除去CO₂并以防止其将来释放到大气中的方式将其储存的方法方面存在越来越多的兴趣。这种捕获和储存被统称为CO₂封存。

发明简述

本公开内容大体上涉及用于经由新颖的催化系统捕获和封存CO₂的装置和方法。

许多实施方案涉及用于二氧化碳封存的方法，方法包括：

·将二氧化碳溶解到水溶液中以形成由矿物欠饱和水平(mineralundersaturation level)界定的二氧化碳水溶液；

·将二氧化碳水溶液与封存剂组合；

·将水合催化剂滴定(titrate)到二氧化碳水溶液中，使得至少在第一催化区域内形成催化剂和二氧化碳水溶液的混合物，所述第一催化区域包围第二界面催化区域，所述第二界面催化区域位于在混合物与碳酸盐封存剂之间的界面处的层流边界层内；以及

·使二氧化碳水溶液与催化剂在第一催化区域内反应，以在第二界面催化区域附近产生质子，使得质子溶解封存剂；

·使在二氧化碳水溶液内的二氧化碳与在第二界面催化区域内的溶解的封存剂反应，以产生至少包含碳酸氢盐的流出物；并且

·其中在第二界面催化区域内，封存剂的溶解被增强，使得在催化区域内的封存剂的总溶解速率高于当暴露于具有相同的矿物欠饱和水平的二氧化碳水溶液时的封存剂的未催化溶解速率。

在一些其他实施方案中，封存剂选自由金属碳酸盐或硅酸盐矿物组成的组。

在仍其他实施方案中，封存剂是碳酸钙，并且催化剂是碳酸酐酶或碳酸酐酶类似物中的一种。

在还其他实施方案中，碳酸盐封存剂的总溶解速率比当暴露于具有相同的矿物欠饱和水平的二氧化碳水溶液时的碳酸盐封存剂的未催化溶解速率高至少一个数量级。

在还又其他实施方案中，矿物欠饱和水平保持在小于0.5。

在还又其他实施方案中，该方法还包括将至少第一催化区域和第二界面催化区域放置于至少500psi的压力下，使得封存剂的溶解速率相对于处于相同的矿物欠饱和度(mineral undersaturation)的封存剂的非加压溶解速率被增加。

在还又其他实施方案中，该方法包括将至少第二界面催化区域保持在不大于200℃的温度。